SEMG檢測(cè)電極的設(shè)計(jì)

摘要：為了減少傳統(tǒng)Ag-Agcl檢測(cè)電極在提取有效SEMG信號(hào)中可能遇到的干擾與噪聲，設(shè)計(jì)了一種新型Ag-Agcl檢測(cè)電極。與傳統(tǒng)Ag-Agcl檢測(cè)電極相比較，該系統(tǒng)是由電極、前置放大電路、濾波電路和陷波電路進(jìn)行密封并加以屏蔽層保護(hù)后所組成的有源SEMG檢測(cè)電極。該檢測(cè)電極極大地縮短了電極連線，可以用來(lái)提取有效的SEMG信號(hào)。試驗(yàn)結(jié)果表明，采用該SEMG檢測(cè)電極可以進(jìn)一步提高信噪比，減少噪聲，提取到有效的表面肌電信號(hào)。
關(guān)鍵詞：SEMG；有源檢測(cè)電極；儀表放大器；調(diào)理電路

SEMG(Surface electromyogram)即表面肌電信號(hào)，是指當(dāng)骨骼肌收縮時(shí)，肌纖維產(chǎn)生的微弱動(dòng)作電位在皮膚表面募集，并通過表面電極所采集到的信號(hào)。SEMG檢測(cè)電極是用來(lái)檢測(cè)表面肌電信號(hào)的有源電極，它是一種無(wú)創(chuàng)檢測(cè)電極，簡(jiǎn)單實(shí)用，應(yīng)用前景廣泛。SEMG檢測(cè)電極的研制對(duì)于表面肌電信號(hào)的檢測(cè)具有重要意義，特別是在臨床診斷、人機(jī)仿生系統(tǒng)等領(lǐng)域。SEMG信號(hào)比較微弱，一般在μV級(jí)，極易受到心電信號(hào)和工頻噪聲的干擾，所以應(yīng)當(dāng)使用模擬濾波器及陷波器對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)理。此外，電極與前置放大電路之間的距離過長(zhǎng)也會(huì)使干擾進(jìn)入檢測(cè)系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)將電極、放大電路、濾波電路和陷波電路封裝在一起并加以屏蔽層保護(hù)，縮短電極與信號(hào)調(diào)理電路的距離，從而降低傳導(dǎo)耦合所帶來(lái)的干擾。

1 噪聲與干擾來(lái)源
SEMG信號(hào)比較微弱，幅值在15～100μV之間，其信號(hào)譜寬一般為10～500 Hz，因此極易受到心電信號(hào)和工頻噪聲的干擾。同時(shí)皮膚和組織對(duì)肌電信號(hào)具有衰減作用，也容易使其受到干擾。在實(shí)際檢測(cè)時(shí)，由于來(lái)自體表、空中、電源和電路本身等多種因素的影響，使得檢測(cè)到的SEMG信號(hào)中往往夾帶著甚低頻(接近直流)和高頻(遠(yuǎn)大于500 Hz)的干擾信號(hào)。

2 SEMG檢測(cè)電極
SEMG檢測(cè)電極即表面肌電檢測(cè)電極，它是帶有緩沖放大器以及濾波電路的電極，所謂緩沖放大電路就是一種具有高輸入阻抗，低輸出阻抗的放大器，主要實(shí)現(xiàn)阻抗變換，可以做到極小體積，與濾波電路附在電極上，實(shí)現(xiàn)一體化，極大地縮短了電極連線。在進(jìn)行表面肌電信號(hào)檢測(cè)時(shí)，使用表面肌電電極將采集來(lái)的模擬信號(hào)送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器中，進(jìn)而送入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其原理如圖1所示。